【文档说明】焊接低温钢的操作方法汇总.docx，共(9)页，19.698 KB，由小魏子文库上传

转载请保留链接：https://www.ichengzhen.cn/view-254124.html

以下为本文档部分文字说明：

1.低温钢概述1)对于低温钢的技术要求一般是：在低温环境下具有足够的强度和充分的韧性，具有良好的焊接工艺性能、加工性能和耐腐蚀性等。其中低温韧性，即低温下防止脆性破坏发生和扩展的能力是最重要的因素。所以，各国通常都规定出最低温度下的一

定的冲击韧性值。2)在低温钢成分中，一般认为，碳、硅、磷、硫、氮等元素使低温韧性恶化，其中磷的危害最大，所以在冶炼中应早期低温脱磷。锰、镍等元素能使低温韧性提高。每增加1%的镍含量，脆性临界转变温度约可降低20℃左右。3)热处理工艺对低温钢的金相

组织和晶粒度有决定性影响，从而也影响钢的低温韧性。经过调质处理后的低温韧性有明显的提高。4)根据热加工成型方式的不同，低温钢可分为铸钢和轧材两种。根据成分和金相组织的区别，低温钢可分为：低合金钢、6％镍钢、9％镍钢、铬—锰或铬—锰—镍奥

氏体钢以及铬—镍奥氏体不锈钢等。低合金钢一般在一100℃左右的温区内使用，用于制造冷冻设备、运输设备、乙烯地上贮藏室和石油化工设备等。在美国、英国、日本等国家，9％镍钢广泛应用于一196℃的低温结构上，如保存、运输液化沼气和甲烷的贮罐、贮存

液氧、制造液氧和液氮的设备等。奥氏体不锈钢是非常优良的低温用结构材料，它的低温韧性好、焊接性能优良、导热率低，在低温领域里得到广泛应用，用于液氢、液氧的运输罐车和贮罐等。但是，由于它含铬、镍较多，因而比较昂贵。2.低温钢焊接施工概述选择低温钢的焊接施工方法和施工条件

时，问题的焦点集中在这样两方面：防止焊接接头的低温韧性恶化，防止焊接裂纹发生。1)坡口加工低温钢焊接接头的坡口形式跟普通碳素钢、低合金钢或者不锈钢的并没有什么原则区别，可以按常规处理。但是对9Ni刚来讲，坡口张角最好不小于70度，钝边最好不少于3mm。所有低温钢材都可以用氧炔焰来切割。只是

在气割9Ni钢时切割速度要比气割普通碳素结构钢时稍稍放慢一些。钢材厚度若超过100mm，气割前可将割口预热到150—200℃，但不得超过200℃。气割对受焊接热影响的区域并没有什么不良的影响。但是由于

含镍钢具有自硬特性，割口表层会硬化。为了确保焊接接头能有令人满意的性能，施焊前最好用砂轮将割口表层打磨平整干净。在焊接施工中倘若要除掉焊道或母材，可以采用电弧气刨。但是在重新施工之前仍旧应当把槽口表面打磨干净。氧炔焰气刨不能采用，因为它有使钢材过热的危险性。

2)焊接方法的选用低温钢可用的典型焊接方法有电弧焊、埋弧焊、熔化极氩弧焊等。电弧焊是低温钢最常用的焊接方法，它可在各种焊接位置上施焊。其焊接热输入量约是18—30KJ/cm左右。倘若使用低氢型电焊条，可以得到完全令人满意的焊接接头，不但机械性能好，缺口韧性也相当优良，此外，电弧焊

还有焊机简单便宜，设备投资少，可不受位置、方向的限制等优点。低温钢埋弧焊的热输入量约有10—22KJ/cm。由于它设备简单，焊接效率高，操作方便，所以用得很广泛。但是由于焊剂的隔热作用，会使冷却速度减慢，所以产生热裂纹的倾向性

也较大，加之从焊剂中常可能有杂质和Si进入焊缝金属，这就会更助长这种倾向，因此在采用埋弧焊时要注意焊丝、焊剂的选配和慎重仔细地进行操作。CO2气体保护焊所焊成的接头韧性较低，所以在低温钢焊接中不予采用。钨极氩弧焊（TIG焊）通常都是手工操作，其焊接热输入量局限在9—15KJ/cm范围内。因

此，虽然焊接接头有完全令人满意的性能，但当钢材厚度超过12mm时就完全不适用了。熔化极氩弧焊(MIG焊)是目前低温钢焊接中应用最广的自动或半自动焊接方法。它的焊接热输入量23—40KJ/cm。根据熔滴过渡方式，它可分为短路过渡工

艺（热输入量较低）、射流过渡工艺（热输入量较高）和脉冲射流过渡工艺（热输入量最高）三种。短路过渡MIG焊存在着熔深不够的问题，可能出现熔合不良的缺陷。其他方式MIG焊液存在类似问题，只是程度有所不同。为了使电弧更为集中以取得满意的熔深，可以在充当保护气体的纯氩中渗入百分之几到百分之几十的

CO2或O2。合适的百分数应针对所焊的具体钢种通过试验来加以确定。3)焊接材料的选择焊接材料（包括电焊条、焊丝和焊剂等），通常应当根据采用的焊接方法。接头形式和坡口形状以及其他必须的特性来选择。对低温钢来讲，最需要重视的是应使焊缝金属

具有足以跟母材相匹配的低温韧性，尽量减少其中扩散氢的含量。（1）铝脱氧钢铝脱氧钢是对焊后冷却速度的影响十分敏感的一个钢种。铝脱氧钢手工电弧焊所用电焊条大多采用Si—Mn系低氢型电焊条或者1.5%Ni系、2.0%Ni系电焊条。为了减低焊接热输入量，铝脱氧钢一般只采用≤¢3～3.2mm的细焊条多

层敷焊，这样就可利用上层焊道的二次热循环而使晶粒细化。用Si-Mn系电焊条敷焊的焊缝金属在50℃时的冲击韧性会随着热输入量的增大而急剧的降低。例如热输入量从18KJ/cm增加的到30KJ/cm时，韧性就会损失60%以上。1.5%Ni系与2.5%Ni系电焊条则对此并不太敏感，因

此最好选用这种焊条来施焊。埋弧焊是铝脱氧钢常用的自动焊接法。埋弧焊所用的焊丝组好是含镍1.5~3.5%与含钼0.5~1.0%的那种。根据文献介绍，用2.5%Ni—0.8%Cr—0.5%Mo或2%Ni焊丝，跟适当的焊剂相配合，焊缝金属在-55℃下

的却贝韧性值平均可达56-70J(5.7~7.1Kgf.m)。甚至在采用0.5%Mo焊丝和锰合金碱性焊剂时，只要热输入量控制在26KJ/cm一下，仍可制出具有ν∑-55=55J(5.6Kgf.m)的焊缝金属。焊剂选择时，要注意

到焊缝金属中Si与Mn的匹配。试验证明。焊缝金属中不同的Si、Mn含量会使其却贝韧性值有很大的变动，具备最佳韧性值的Si、Mn含量是0.1~0.2%Si与0.7~1.1%Mn，在选用焊丝和焊剂时应注意这点。钨极氩弧焊与熔化极氩弧焊，在铝脱氧钢中用得较少。上述供埋弧焊使用的焊丝也可供氩弧焊使用。（

2）2.5Ni钢与3.5Ni2.5Ni钢与3.5Ni的埋弧焊或MIG焊，一般可以用跟母材材质相同的焊丝来施焊。但是正像wilkinson公式（5）所示，Mn是低镍低温钢的热裂抑制元素。使焊缝金属中含锰量保持在1.2%

上下，对防止弧坑裂纹之类的热裂纹是十分有利的。在选择焊丝和焊剂的配合时应当重视这点。3.5Ni钢回火脆化倾向较大，因此在为了消除残余应力而进行焊后热处理（例如620℃×1小时，然后炉冷）之后，ν∑-100就会从3.8Kgf.m剧降到2.1Kgf.m从而不能再满足规定

，用4.5%Ni—0.2%Mo系焊丝敷焊成的焊缝金属，回火脆化倾向就要小得多，采用这种焊丝就可避免上述困难。（3）9Ni钢9Ni钢通常要通过淬火一回火或者两次正火一回火热处理，以最高限度地提高它的低温韧性。但是这种钢材的焊缝金属就没法像上述那样进行热处理。因此倘若用鉄素体系焊接材料就很难获得具有足

以跟母材相匹敌的低温韧性的焊缝金属。目前采用的主要是高镍系焊接材料。这样的焊接材料敷焊的焊缝都市完全奥氏体组织的，虽然它存在强度比9Ni钢母材低和价格非常昂贵的缺点，但是对它来讲，脆性破断已不再是严重的问题。从

以上可知：由于焊缝金属完全是奥氏体组织，所用焊条和焊丝敷焊的焊缝金属，其低温韧性完全可跟母材相媲美，只是抗拉强度与屈服点比母材低。含镍钢具有自硬性，所以绝大多数焊条和焊丝都注意了限制含碳量，以谋求良好的

可焊性。在焊接材料中Mo是重要的强化元素，而Nb、Ta、Ti和W则是重要的韧化元素，在焊接材料的选配上都已予以充分重视。当采用同一种焊丝施焊时，埋弧焊焊缝金属的强度和韧性都比MIG焊的差一些，这可能是由于焊缝冷却速度减慢和可能有杂质或Si从焊剂中

渗入而造成的。3.A333-GR6低温钢管道焊接1)A333-GR6钢的可焊性分析A333–GR6钢属于低温钢，最低使用温度为-70℃，通常以正火或正火加回火状态供货。A333-GR6钢含碳量较低，因此淬

硬倾向和冷裂倾向都比较小，材质韧性和塑性较好，一般不易产生硬化和裂纹缺陷，可焊性好，可选用ER80S-Ni1氩弧焊丝与W707Ni焊条，采用氩电联焊，或选用ER80S-Ni1氩弧焊丝，采用全氩弧焊焊接，以保证焊接接头良好的韧性。氩弧焊焊丝与焊条的品牌也可选用性能相同的产品，但须得到业主的同意方

可使用。2)焊接工艺详细的焊接工艺方法详见焊接工艺指导书即WPS。焊接中，对直径小于76.2mm的管道采用I型口对接，全氩弧焊接；对于直径大于76.2mm的管道开V型坡口，采用氩弧打底多层填充的氩电联焊的方法或全氩弧焊的方法。具体做法按

照业主批准的WPS中管径和管壁厚度的不同而选用相应的焊接方法。3)热处理工艺（1）焊前预热当环境温度低于5℃时需对焊件进行预热，预热温度为100～150℃；预热范围是焊缝两侧各100mm；用氧乙炔焰（中性焰）加热，测温笔在距焊缝中心50～100mm处测量温度，测温点均匀分布，以更好地控制温度。（

2）焊后热处理为了改善低温钢的缺口韧性，一般采用的材料都已经调质处理，焊后热处理不当，常常会使其低温性能变坏，应当引起足够的重视。因此除了焊件厚度较大或拘束条件很严酷的条件外，低温钢通常都不进行焊后热处理。如CSPC新增LPG管线的焊接即不需进行焊后热处理。如在一些项目中确需进行焊后热处理

，焊后热处理的加热速率、恒温时间及冷却速率必须严格按按以下规定执行：当温度升至400℃以上时，加热速率不应大于205×25/δ℃/h，且不得大于330℃/h。恒温时间应为每25mm壁厚恒温1h，且不得小于15min，在恒温期间最高与最低温差应低于65℃。恒温

后冷却速率不应大于65×25/δ℃/h，且不得大于260℃/h，400℃以下可自然冷却。采用电脑控制的TS-1型热处理设备。4)注意事项（1）按规定严格预热，控制层间温度，层间温度控制在100～200℃。每条焊缝应一次焊完，若中断，应采取缓冷措施。（2）焊件表面严禁电弧擦伤，收弧应将弧坑填满

并用砂轮磨去缺陷。多层焊的各层间接头要错开。（3）严格控制线能量，采用小电流、低电压、快速焊。直径3.2mm的W707Ni焊条每根焊接长度必须大于8cm。（4）必须采用短弧、不摆动的操作方式。（5）必须采用全焊透工艺，并严格按照焊接工艺说明书和焊接工艺卡的要求进行。（6）焊缝余高0～2mm

，焊缝每侧增宽≤2mm。（7）焊缝外观检测合格后，至少24h后方可进行无损检测。管道对接焊缝执行JB4730-94。（8）《压力容器：压力容器无损检测》标准，Ⅱ级合格。（9）焊缝返修应在焊后热处理前进行，若热处理后须返修，则返修后，焊缝要重新进行

热处理。（10）若焊缝表面成形几何尺寸超标，允许修磨，且修磨后其厚度不得小于设计要求。（11）对于一般的焊接缺陷最多允许两次返修，若两次返修仍不合格，则需切除这道焊缝，按照完整的焊接工艺重新施焊。